Medir el tiempo con precisión aumenta la entropía en el universo.

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Los relojes más precisos crean el mayor desorden

Bruce Rolff / Alamy

Mantener el tiempo con precisión tiene un precio. La precisión máxima de un reloj está directamente relacionada con la cantidad de desorden o entropía que crea cada vez que hace tictac.

Natalia Ares de la Universidad de Oxford y sus colegas hicieron este descubrimiento utilizando un pequeño reloj con una precisión que se puede controlar. El reloj consistía en una membrana de nitruro de silicio de 50 nanómetros de espesor, vibrada por una corriente eléctrica. Cada vez que la membrana se movía hacia arriba y hacia abajo una vez y luego volvía a su posición original, los investigadores contaban un tic y la regularidad del espacio entre los tic representaba la precisión del reloj.

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Descubrieron que a medida que aumentaban la precisión del reloj, el calor producido en el sistema crecía, aumentando la entropía de su entorno al empujar las partículas cercanas. “Si un reloj es más preciso, de alguna manera lo estás pagando”, dice Ares.

En este caso, lo paga vertiendo más energía ordenada en el reloj, que luego se convierte en entropía. “Al medir el tiempo, estamos aumentando la entropía del universo”, dice Ares. Cuanta más entropía haya en el universo, más cerca estará de su eventual desaparición. “Quizás deberíamos dejar de medir el tiempo”. Sin embargo, la escala de la entropía adicional es tan pequeña que no hay necesidad de preocuparse, dice.

El aumento de la entropía en el cronometraje puede estar relacionado con la llamada “flecha del tiempo”, dice Marcus Huber de la Academia Austriaca de Ciencias en Viena, quien formó parte del equipo de investigación. Se ha sugerido que la razón por la que el tiempo solo fluye hacia adelante, no hacia atrás, es que la cantidad total de entropía en el universo aumenta constantemente, creando un desorden que no se puede volver a poner en orden.

La relación que encontraron los investigadores es un límite en la precisión de un reloj, por lo que no significa que un reloj que crea la mayor entropía posible tenga la máxima precisión, por lo tanto, un reloj de abuelo grande e ineficiente no es más preciso que un reloj atómico. . “Es un poco como el uso de combustible en un automóvil: el hecho de que esté usando más combustible no significa que vaya más rápido o más lejos”, dice Huber.

Cuando los investigadores compararon sus resultados con modelos teóricos desarrollados para relojes que se basan en efectos cuánticos, se sorprendieron al descubrir que la relación entre precisión y entropía parecía ser la misma para ambos. “Creo que está insinuando esta universalidad de cómo las leyes de la termodinámica se aplican a los relojes”, dice Ares.

Sin embargo, todavía no podemos estar seguros de que estos resultados sean realmente universales, porque hay muchos tipos de relojes para los que no se ha probado la relación entre precisión y entropía. “Todavía no está claro cómo se desarrolla este principio en dispositivos reales como los relojes atómicos, que empujan los límites cuánticos de precisión”, dice Mark Mitchison del Trinity College de Dublín en Irlanda.

Comprender esta relación podría ser útil para diseñar relojes en el futuro, particularmente los que se usan en computadoras cuánticas y otros dispositivos donde tanto la precisión como la temperatura son cruciales, dice Ares.

Este hallazgo también podría ayudarnos a comprender de manera más general cómo el mundo cuántico y el mundo clásico son similares y diferentes en términos de termodinámica y el paso del tiempo.

Referencia de la revista: Revisión física X, DOI: 10.1103 / PhysRevX.11.021029

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